增強離心自蔓延陶瓷內襯復合鋼管強度的結構及制備方法
【專利摘要】本發明公開了一種增強離心自蔓延陶瓷內襯復合鋼管強度的結構及制備方法，包括鋼管，鋼管的內表面開設有槽，鋼管的內表面內襯有自蔓延反應形成的Al2O3陶瓷內襯。本發明采用自蔓延高溫合成和離心鑄造的方法制備陶瓷內襯復合鋼管，解決了傳統離心自蔓延陶瓷內襯復合鋼管存在的陶瓷涂層與金屬基體結合強度不高的缺點，具有生產成本低、工藝簡單、耐磨性佳的優點。
【專利說明】 增強離心自蔓延陶瓷內襯復合鋼管強度的結構及制備方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種增強離心自蔓延陶瓷內襯復合鋼管強度的結構，屬于表面工程【技術領域】。
【背景技術】
[0002]在國家工業化建設進程中，需要大量的礦石、石油等資源，管道運輸作為一種經濟有效的長距離輸送工具，在國家經濟建設中占有重要地位。由于所運輸的石油和礦石等資源對運輸管道通常具有腐蝕和沖擊作用，普通的鋼管無法達到運輸所需的耐磨及耐腐蝕性倉泛。
[0003]陶瓷材料具有耐磨、耐腐蝕、耐高溫等特點，常將其作為不銹鋼管的內襯層，制作成陶瓷內襯復合鋼管用于管道耐磨領域。在陶瓷和普通鋼管的復合的方面，研究者采用了多種方法。貼片耐磨管是工業上較為常見的一種耐磨管道，即采用粘膠將具有弧度的氧化鋁陶瓷片粘貼在管道內壁，形成管道耐磨層。此種耐磨管道制作工藝簡單，耐磨性能較好，但氧化鋁陶瓷片與管道基體依靠粘膠連接，結合強度不高，且制作周期長，這些都限制了貼片耐磨管的應用。點焊裝卡式耐磨管是利用耐高溫強力粘膠將中間帶孔的氧化鋁陶瓷片粘貼在管道內壁，同時配合點焊工藝透過小孔將陶瓷牢固地焊接在鋼管內壁。為保護焊點，上面再旋上陶瓷蓋帽。該種產品制作工藝一定程度上增加了陶瓷與管道基體的結合強度，但陶瓷與基體的結合仍主要依靠粘膠，結合強度有限。此外，貼片耐磨管與點焊裝卡式耐磨管的制造過程中均涉及到人工貼瓷，因此所制作的耐磨管道的直徑通常較大，不適合中小口徑的耐磨管道的生產。
[0004]離心自蔓延陶瓷內襯復合管是采用“自蔓延高溫合成-高速離心技術”制造的復合管材。此種方法工藝簡單，在高溫高速下形成陶瓷層及過渡層，且陶瓷層與過渡層形成機械結合，過渡層與鋼管基體形成冶金結合，結合強度優于粘膠結合。但由于自蔓延反應較為激烈，反應過程中熱量損耗大，鋼管內壁被熔融的厚度有限，導致冶金結合部分的結合強度有限，在一些高沖擊的工況下會出現陶瓷涂層脫落的現象。
【發明內容】
[0005]本發明的目的在于提供一種結構合理，工作性能好的增強離心自蔓延陶瓷內襯復合鋼管強度的結構及制備方法。
[0006]本發明的技術解決方案是:
一種增強離心自蔓延陶瓷內襯復合鋼管強度的結構，其特征是:包括鋼管，鋼管的內表面開設有槽，鋼管的內表面內襯有自蔓延反應形成的Al2O3陶瓷內襯。
[0007]所述的鋼管內表面開的槽為單一螺旋槽或單一長方形通槽或螺旋槽與長方形通槽的組合。
[0008]所述Al2O3陶瓷內襯包括陶瓷層和陶瓷層與鋼管的內表面之間的過渡層。
[0009]一種增強離心自蔓延陶瓷內襯復合鋼管強度的結構的制造方法，其特征是:包括下列步驟:
①對鋼管內表面進行噴砂除銹、粗化處理，并在鋼管內表面開槽；
②將Al+Fe2O3體系的自蔓延粉料放入鋼管中；
③將鋼管置于離心機上，開動離心機，點火引發自蔓延反應，得產品。
[0010]單一螺旋槽沿鋼管中心線方向，旋向為左旋或右旋。
[0011]單一長方形通槽分布于鋼管圓周上，通槽個數為4-8個。
[0012]螺旋槽與長方形通槽的組合:既有4-8個分布于鋼管圓周上的長方形通槽，又有沿鋼管中心線方向，旋向為左旋或右旋的螺旋槽。
[0013]本發明結構合理，采用的鋼管內表面開槽，使得陶瓷涂層與基體的接觸面積增加，提高了傳統離心自蔓延陶瓷內襯復合鋼管陶瓷涂層的抗壓剪強度；陶瓷涂層部分深入槽中，使陶瓷內襯復合管具有較強的抗沖擊作用，有效地防止了涂層從基體脫落的現象。
[0014]【專利附圖】
【附圖說明】
下面結合附圖和實施例對本發明作進一步說明。
[0015]圖1是本發明中內表面開單一螺旋槽的鋼管。
[0016]圖2是圖1的左視圖。
[0017]圖3是本發明中內表面開單一長方形通槽的鋼管。
[0018]圖4是圖3的左視圖。
[0019]圖5為本發明中內表面開螺旋槽與長方形通槽的組合的鋼管。
[0020]圖6是圖5的左視圖。
[0021]圖7為本發明實施例2、3所制得的陶瓷內襯復合鋼管。
[0022]圖8是實施例1所制得的陶瓷內襯復合鋼管。
[0023]圖中附圖標記
鋼管基體1，過渡層2，陶瓷層3。
[0024]【具體實施方式】:
實施例1:對鋼管內表面進行噴砂除銹、粗化處理，并在鋼管內表面開槽，所開槽為單一螺旋槽4。將Al+Fe203體系的自蔓延粉料置于鋼管中，并將鋼管置于離心機上，開動離心機，待轉速穩定后，點火引發自蔓延反應，獲得Al2O3陶瓷內襯復合鋼管。所述Al2O3陶瓷內襯包括陶瓷層和陶瓷層與鋼管的內表面之間的過渡層。
[0025]實施例2:對鋼管內表面進行噴砂除銹、粗化處理，并在鋼管內表面開槽，所開槽為單一長方形通槽5。將Al+Fe203體系的自蔓延粉料置于鋼管中，并將鋼管置于離心機上，開動離心機，待轉速穩定后，點火引發自蔓延反應，獲得Al2O3陶瓷內襯復合鋼管。所述Al2O3陶瓷內襯包括陶瓷層和陶瓷層與鋼管的內表面之間的過渡層。
[0026]實施例3:對鋼管內表面進行噴砂除銹、粗化處理，并在鋼管內表面開槽，所開槽為螺旋槽6與長方形通槽7的組合。將Al+Fe203體系的自蔓延粉料置于鋼管中，并將鋼管置于離心機上，開動離心機，待轉速穩定后，點火引發自蔓延反應，獲得Al2O3陶瓷內襯復合鋼管。所述Al2O3陶瓷內襯包括陶瓷層和陶瓷層與鋼管的內表面之間的過渡層。
【權利要求】
1.一種增強離心自蔓延陶瓷內襯復合鋼管強度的結構，其特征是:包括鋼管，鋼管的內表面開設有槽，鋼管的內表面內襯有自蔓延反應形成的Al2O3陶瓷內襯。
2.根據權利要求1所述的增強離心自蔓延陶瓷內襯復合鋼管強度的結構，其特征是:所述的鋼管內表面開的槽為單一螺旋槽或單一長方形通槽或螺旋槽與長方形通槽的組合。
3.根據權利要求1或2所述的增強離心自蔓延陶瓷內襯復合鋼管強度的結構，其特征是:所述Al2O3陶瓷內襯包括陶瓷層和陶瓷層與鋼管的內表面之間的過渡層。
4.一種增強離心自蔓延陶瓷內襯復合鋼管強度的結構的制造方法，其特征是:包括下列步驟: ①對鋼管內表面進行噴砂除銹、粗化處理，并在鋼管內表面開槽； ②將Al+Fe2O3體系的自蔓延粉料放入鋼管中； ③將鋼管置于離心機上，開動離心機，點火引發自蔓延反應，得產品。
【文檔編號】F16L57/00GK103453234SQ201310306450
【公開日】2013年12月18日 申請日期:2013年7月22日 優先權日:2013年7月22日
【發明者】朱昱, 葛禹錫, 倪紅軍, 李志揚, 孫書剛, 汪興興, 王建萍, 王小美 申請人:南通大學